APLIKASI SENSOR PADA ROBOT PENAMPUNG SAMPAH
Laporan Tugas Akhir
Disusun untuk memenuhi persyaratan mencapai gelar sarjana strata satu (S1)
Program Studi Teknik Mesin
oleh
Nego Sudianto Hutapea NIM 4130401-033
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir
Aplikasi Sensor Pada Robot Penampung Sampah
Oleh :
Nego Sudianto Hutapea
4130401-033
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri
Universitas Mercu Buana
Disetujui pada Tanggal 13 agustus 2008
Pembimbing I
LEMBAR PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Nego Sudianto Hutapea N.I.M : 4130401-033
Jurusan : Teknik mesin Fakultas : Teknologi industri
MENYATAKAN
Bahwa Tugas Akhir yang saya beri judul Aplikasi Sensor Pada Robot Penampung Sampah , tidak menyadur atau meniru hasil karya orang lain kecuali referensi yang telah ada.
Jakarta, Agustus 2008
ABSTRAK
Sistem control dapat mewujutkan dalam berbagai macam bentuk, variasi dan skala implementasi yang luas. Dikarenakan kemajuan teknologi yang sangat cepat pada saat ini tugas control yang sangat kompleks sekalipun dapat dicapai dengan menggunakan sistem kontrol dengan otomatisasi yang tinggi
Penulisan tugas akhir in menjelaskan tentang Aplikasi dan cara kerja sistem robot penampung sampah berbasis PLC yang bertujuan untuk Untuk mengurangi ketergantungan terhadap tenaga operator manusia..
Dari hasil pengujian sensor diatas dapat disimpulkan bahwa jenis sensor digunakan adalah
1. Sensor potoelectric single dengan tipe yang lebih spesifikasi lagi yaitu : E3JK-DS30M1 dengan jarak kepekaan 20 cm, dan sensor photoelektrik jenis reflektif yaiu : E2A-XCM4 dengan jarak kepekaan 10 cm
2. Sensor proximity induktif dengan tipe yang lebih spesifikasi lagi yaitu : E2K-C25ME1 dengan jarak kepekaan 10 mm, dan sensor proximity kapasitif dengan tipe yang lebih spesifikasi lagi yaitu : E2J-JC4A dengan jarak kepekaan 7 mm
Selama sensor masih dapat mendeteksi suatu objek yang dideteksi dapat dikatakan bahwa kepekaan sensor dalam kondisi baik dan sebaliknya sensor dalam kondisi tidak baik jika jarak kepekaan dari sensor tidak ada sama sekali
Dari hasil pengujian dan anlisa terhadap sistem dan alat dari tugas akhir ini sistem Aplikasi Sensor pada Robot penampung sampah ini sebagai pendeteksi jalur lintasan, pendeteksi manusia, pendeteksi pintu buka/tutup dan pendeteksi kapasitas sampah pada Robot Penampung Sampah ini dirancang dengan menggunakan bantuan PLC yaitu PLC berjenis CPM1A-20CDR-A yang dikeluarkan oleh OMRON sebagai pusat pengendaliannya. secara keseluruhan pada rancangan alat ini.
KATA PENGANTAR
Puji Syukur Kepada Tuhan Yang Maha Esa yang bertahta didalam kerajaan surga, yang mana telah melimpahkan rahmat, hidayah dan juga umur panjang kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul APLIKASI SENSOR PADA ROBOT PENAMPUNG SAMPAH
penulis susun untuk memenuhi sebagai syarat menyelesaikan studi jenjang strata satu (S1) jurusan Teknik Mesin, pada Universitas Mercubuana Jakarta tepat pada waktunya.
Walaupun segala kemampuan dan kosentrasi telah penulis curahkan dalam pembuatan tugas akhir ini namun tanpa bantuan, petunjuk, bimbingan dan saran - saran dari berbagai pihak maka perancangan dan penulisan tugas akhir ini belum tentu dapat selesai. Oleh karena itu saya selaku penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak dan Ibu yang telah melahirkan, membiayai, membimbing, dan yang
selalu mendoakan penulis.
2. Bapak. DR.Ir ABDUL HAMID M,Eng , selaku Dosen Pembimbing dalam
pengerjaan tugas akhir ini
3. Bapak. YURI, ST. MT, selaku Dekan Fakulatas Teknologi Industri
4. Bapak. RULLY , ST,MT. selaku Ketua Jurusan Tehnik Mesin
6. Bapak ARIOSUKO, ST yang telah banyak Memberi masukan dalam Tugas
Akhir ini
7. Bapak dan Ibu, selaku dosen Universitas Mercubuana yang telah membiran
pengajaran yang baik
8. Staf Universitas Mercubuana yang melayani mahasiswa dalam urusan administrasi
9. Keluarga Besar Ir. AZIR HAMID yang telah membantu secara moril, memberikan masukan dan nasehat
10.Keluarga Besar Ir. TITO SAHAT SIMAMORA selaku Orang tua Wali dan Teman yang terbaik
11. MELY dan JHON selaku saudara yang telah mendukung secara moril 12.Semua teman teman seperjuangan Wirmansyah utama, Tarwyan, Tri
Rahmawan, M Febryan Hermana, M Fadly, Danu, Mustofa, Dian Nita, Firdaus Ardiansyah, YUDI, PA CHET beserta angkatan 2004 tehnik mesin
yang telah memberikan semangat dan dorongan serta bantuannya.
13.Semua teman teman Tehnik Mesin yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu.
14.Dan seluruh pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu yang ikut membantu kelancaran selama perancangan dan penyusunan tugas akhir.
Penulis hanya bisa mengucapkan banyak terima kasih dan berdoa pada semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan tugas akhir ini, semoga Tuhan Yesus membalas semua kebaikan dan juga bantuan kalian semua.
Penulis menyadari atas keterbatasan dan kemampuan bahwa tugas akhir yang penulis susun ini, masih jauh dari kesempurnaan dan masih terdapat kekurangan-kekurangan. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan demi mencapai hasil yang lebih baik.
Akhirnya hanya kepada Tuhan Yesus jualah penulis kembali berdo a, semoga usaha penulis ini mendapatkan ridho-Nya serta dapat bermanfaat bagi para pembaca, khususnya rekan-rekan mahasiswa / mahasiswi di Fakultas Teknologi Industri - Universitas Mercubuana.
Jakarta, Agustus 2008
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
ABSTRAKS ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... x DAFTAR TABEL ... xi BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang ... 1 2. Tujuan Penulisan ... 3 3. Batasan Masalah ... 3 4. Metoda Penelitian ... 4 5. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TEORI DASAR 2. Sensor ... 6 2.1. Istilah-islitah Teknik ... 8 2.1.1. Linearitas ... 8 2.1.2. Sensitivitas ... 8 2.1.3. Tanggapan Frekuensi ... 9 2.2. Sensor Proximity ... 9
2.2.1. Sensor Proximity Induktif ... 9
2.2.2. Sensor Proximity Kapasitif ... 10
2.3. Sensor Photoelektrik ... 13
2.3.1. Sensor Photoelectric Jenis Retroreflektif ... 14
2.3.2. Sensor Photoelectric Jenis Reflective ... 14
2.3.3. Sensor Photoelectric Jenis Difuse ... 15
2.3.4. Sensor Photoelectric Jenis Separate ... 16
2.4. Indikator Lampu ( LED ) ... 16
2.5. Limit Switch ... 17
BAB III APLIKASI SENSOR 3.1. Tujuan ... 19
3.2. Rancangan Alat ... 21
3.3. Perancangan Model Perangkat Keras ... 24
3.4. Diagram Blok Sistem ... 24
3.5. Bagian Input ... 26
3.6. Proximity Sensor ... 29
3.6.1. Sensor Proximiy Kapasitif ... 29
3.6.2. Sensor Proximity Induktif ... 31
3.7. Potoelektrik Sensor ... 33
3.7.1. Sensor potoelektrik jenis Retroreflektif ... 35
3.7.2. Sensor potoelektrik jenis Reflektif ... 37
BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN SENSOR
4.1. Sistem Pengukuran ... 42
4.2. Sistem Pengukuran ... 42
4.3. Alat ukur yang dipergunakan ... 43
4.4. Pemgujian terhadap sensor ... 43
4.5. Pengukuran terhadap sensor ... 46
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 54
5.2. Saran ... 55
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Alamat Sensor Pada PLC ... 28
Tabel 3.2 Konfigurasi Alamat Sensor Proximity Untuk INPUT PLC ... 29
Tabel 3.3 Spesifikasi Sensor Proximity kapasitif... 30
Tabel 3.4 Spesifikasi Sensor pxoximity induktif ... 32
Tabel 3.5 Konfigurasi Alamat Sensor Photoelectric Untuk Input PLC ... 34
Tabel 3.6 Spesifikasi Sensor potoelektrik jenis Retroreflektif ... 35
Tabel 3.7 Spesifikasi Sensor potoelektrik jenis Reflektif ... 38
Tabel 3.8 Konfigurasi Alamat Switch Untuk INPUT PLC ... 40
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor Proximity induktif ... 44
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor Proximity kapasitif ... 44
Table 4.3 Hasil Pengujian Photoelectric Reflektif ... 45
Table 4.4 Hasil Pengujian Photoelectric tipe Reflektif ... 46
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Sensor proximity kapasitif ... 47
Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Sensor proximity kapasitif ... 48
Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Sensor proximity induktif ... 50
Tabel 4.9 Hasil Pengukuran Sensor proximity kapasitif ... 51
Tabel 4.10 Hasil Pengukuran Sensor photoelectric... 52
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proximity Induktif ... 10
Gambar 2.2 Proximity kapasitif ... 11
Gambar 2.3 Photo Electric tipe Retroreflektif ... 14
Gambar 2.4 Sensor foto Jenis Difuse ... 15
Gambar 2.5 Limit Switch ... 18
Gambar 3.1 Sketsa Robot Penampung Sampah ... 21
Gambar 3.2 Diagram Block System Robot Penampung Sampah ... 22
Gambar 3.3 Diagram Blok Sistem ... 25
Gambar 3.4 Rangkaian PLC CPM1A-20CDR-A ... 27
Gambar 3.5 Diagram Hubungan Proximity Dengan PLC... 38
Gambar 3.6 Sensor proximity kapasitif... 30
Gambar 3.7 Sensor Proximity Induktif ... 31
Gambar 3.8 Diagram Hubungan Photoelectric Dengan PLC ... 34
Gambar 3.9 Sensor potoelektrik jenis Retroreflektif ... 35
Gambar 3.10 Sensor Photoelectric jenis Reflektif ... 37
Gambar 3.11 Digram Hubungan Antara Limit Switch dengan PLC ... 39
Gambar 4.1 Cara Pengujian Sensor... 42
Gambar 4.2 Pengujian sensor proximity aktif ( saat silinder naik) ... 47
Gambar 4.3 Pengujian sensor proximity tidak aktif ( saat silinder turun ) ... 48
Gambar 4.4 Pengujian sensor proximity aktif (ban robot dalam trak lurus) ... 49
Gambar 4.5 Pengujian sensor proximity tidak aktif (ban robot dalam trak lurus) 50 Gambar 4.6 Pengujian sensor photoelectric aktif... 51
Tugas Akhir 1
BAB I PENDAHULUAN
1. Latar Belakang.
Teknologi yang semakin berkembang dan perkembangan industri yang semakin pesat menuntut kita untuk terus mengembangkan ide-ide tentang bagaimana peralatan sederhana dengan sistem yang serba praktis menjadi peralatan dengan sistem yang kompleks dan otomatis dapat mendukung proses kerja.
Sistem kontrol dapat mewujutkan dalam berbagai macam bentuk, variasi dan skala implementasi yang luas. Dikarenakan kemajuan teknologi yang sangat cepat pada saat ini tugas kontrol yang sangat kompleks sekalipun dapat dicapai dengan menggunakan sistem kontrol dengan otomatisasi yang tinggi.
Dengan peningkatan rutinitas kegiatan manusia yang akan semakin meningkat dalam kegiatan sehari-hari, maka manusia cenderung untuk mencari cara termudah dalam menyelesaikan permasalahan tersebut, sehingga rutinitas kegiatan yang dilakukan oleh manusia tidak terhambat oleh permasalahan yang dapat dicarikan solusi pemecahannya.
Tugas Akhir 2
Mengatasai hal tersebut maka manusia berusaha untuk menemukan suatu sistem yang dapat memecahkan permasalahannya dengan tidak meninggalkan standarisasi baku yang telah ditetapkan, antara lain seperti :
A. Meminimalkan atau menghilangkan human error. B. Efisiensi waktu penyelsesaian pekerjaan.
C. Mempertinggi laju, kualitas, dan mengurangi biaya produksi.
D. Menerapkan teknologi yang tepat guna sehingga dapat dicapai efektivitas dan performansi yang tinggi dari sistem yang digunakannya.
Untuk itu manusia cenderung untuk meninggalkan sistem lama yang cenderung masih dikerjakan secara manual dan menggantikannya dengan peralatan yang dapat diatur dan dikendaliakan dengan menggunakan tenaga yang sekecil mungkin tetapi kualitas hasil yang dapat dicapai semaksimal mungkin serta kualitas pekerjaan yang konstan dari waktu ke waktu.
Banyak cara yang telah ditemukan dalam mengendalikan peralatan untuk membantu pekerjaan yang dilakukan oleh manusia, antara lain :
A. Pengendalian dengan sistem mekanis, hidraulik dan pneumatic. B. Pengendalian dengan sistem elektro-mekanis.
C. Pengendalian dengan system sensor. D. Rancangan mesin yang kompleks.
Disini penulis membahas tengtang pengendalian dengan system sensor pada alat Robot penampung sampah
Sensor digunakan untuk mendeteksi dan merespon kondisi yang berubah pada lingkungan kerja dengan merubah besaran fisik menjadi sinyal elektrik yang
Tugas Akhir 3
dibutuhkan controller. Sistem otomatis merupakan control closed loop yang membutuhkan sensor untuk mendeteksi keluaran sehingga dapat dibandingkan dengan set point oleh controller.
Penggunaan sensor dilakukan untuk dapat menentukan variable seperti :
1) Temperature objek. 2) Kehadiran objek.
3) Kecepatan dan percepatan aliran objek. 4) Gaya atau tekanan objek.
5) Ukuran, bentuk dan massa objek.
2. Tujuan Penulisan.
Tujuan penulisan ini adalah untuk memperlihatkan simulasi dari cara sensor yang diaplikasikan untuk robot penampung sampah yang dikontrol oleh PLC dengan bantuan input / output ( I/O ), yang diprogram dengan diagram ladder yang merupakan hasil pengkodean dari suatu proses yang diubah menjadi instruksi logika.
3. Batasan Masalah.
Dalam tugas akhir ini agar tidak menyimpang dari pokok bahasan dan sesuai tujuan yang hendak dicapai maka uraian dalam laporan tugas akhir ini dibatasi pada masalah teori dan praktek pembuatan miniatur dari sistem robot penampung sampah yang diaplikasikan sensor
Tugas Akhir 4
4. Metoda Penelitian.
Metoda Penelitian yang dipakai pada tugas akhir ini adalah: A. Metoda studi pustaka.
Dalam hal ini dicari dan dikumpulkan informasi melalui buku referensi yang menunjang, penelitian, pengamatan serta mempelajari fungsi, sifat-sifat, konfigurasi dan karakteristik dari komponen dan program.
B. Metoda Studi Literature.
Membahas tentang teori dasar dari rangkaian-rangkaian pendukung. C. Konsultasi.
Menanyakan langsung tentang segala sesuatu yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi kepada pembimbing dan teman-teman yang lebih berpengalaman dalam hal ini.
D. Perancangan dan uji coba.
Merealisasikan rancangan sistem dengan memperhatikan data-data yang diperoleh baik dari studi pustaka maupun konsultasi, kemudian pengujian sistem secara keseluruhan.
5. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I Pendahulaun
Bab ini berisikan latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metoda penelitian dan sistematika penulisan.
Tugas Akhir 5
BAB II Toeri Dasar
Bab ini berisikan tentang teori penunjang dilihat dari segi hardware dan software yaitu tentang kontrol sistem yang digunakan dalam proses simulasi sitsem dan software yang mendukung sistem yang dimaksud ini.
BAB III Aplikasi Sensor
Bab ini berisikan perancangan sistem yang akan dibangun yang mengikuti perancangan hardware mulai dari rekayasa control, hingga perakitan sistem, serta perancangan software, meliputi diagram alir ( flowchart ) informasi sampai diagram alir ( flowchart ) dari software yang mendukung sistem.
BAB IV Pengujian Alat dan Analisa Sistem
Bab ini berisikan pengukuran pengujian sistem dilihat dari aspek hardware dan softwarenya. Diharapkan dalam penganalisaan dapat diketahui efek-efek yang mempengaruhi kinerja sistem serta keandalan dari sistem yang akan dibangun guna mewujudkan sistem dalam kondisi ( nyata )
BAB V Kesimpulan
Bab ini merupakan kesimpulan dari sistem yang dibangun, saran untuk pengembangan lebih lanjut dari sistem yang dibangun, keuntungan dan kerugian dalam menggunakan sensor.
Tugas Akhir 6
BAB II TEORI DASAR
2. Sensor
Sensor adalah salah satu peralatan dimana informasi atau data tentang situasi terakhir disekitar alat dikumpulkan untuk digunakan oleh program pengendali.
Terdapat berbagai jenis sensor yang tersedia dan bentuk serta ukurannya juga bermacam-macam tergantung pada prinsip kerjanya. Untuk keperluan perancangan sistem disini penulis menggunakan sensor proximity kapasitif dan photoelekcric tipe Retroreflektif serta limit switch sehingga nantinya hanya akan membahas sensor proximity, limit switch dan photoelectric.
Berkembangnya teknologi sekarang ini menyebabkan semua bidang menjadi berubah dari manual menjadi otomatis khususnya dalam dunia industri, begitu pula di Negara kita berjalan amat pesat seiring dengan meluasnya jenis produk -produk industri, mulai dari apa yang digolongkan sebagai industri hulu sampai dengan industri hillir.
Tugas Akhir 7
Kompleksitas pengolahan bahan mentah menjadi bahan baku, yang berproses baik secara fisika maupun secara kimia, telah memacu manusia untuk selalu meningkatkan dan memperbaiki unjuk kerja sistem yang mendukung proses tersebut, agar semakin produktif dan efisien. Salah satu yang menjadi perhatian utama dalam hal ini ialah penggunaan sistem pengendalian proses industri (sistem kontrol industri).
Dalam era industri modern, sistem kontrol proses industri biasanya merujuk pada otomatisasi sistem kontrol yang digunakan. Sistem kontrol industri dimana peranan manusia masih amat dominan (misalnya dalam merespon besaran-besaran proses yang diukur oleh sistem kontrol tersebut dengan serangkaian langkah berupa pengaturan panel dan saklar-saklar yang relevan) telah banyak digeser dan digantikan oleh sistem kontrol otomatis. Sebabnya jelas mengacu pada faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi dan produktivitas industri itu sendiri, misalnya faktor human error dan tingkat keunggulan yang ditawarkan sistem kontrol tersebut. Salah satu sistem kontrol yang amat luas pemakaiannya ialah sensor.
Sensor digunakan untuk mendeteksi dan merespon kondisi yang berubah pada lingkungan kerja dengan merubah besaran fisik menjadi sinyal elektrik yang dibutuhkan controller. Sistem otomatis merupakan control closed loop yang membutuhkan sensor untuk mendeteksi keluaran sehingga dapat dibandingkan dengan set point oleh controller.
Tugas Akhir 8
Penggunaan sensor dilakukan untuk dapat menentukan variable seperti : 1) Temperature objek.
2) Kehadiran objek.
3) Kecepatan dan percepatan aliran objek. 4) Gaya atau tekanan objek.
5) Ukuran, bentuk dan massa objek
2.1. Istilah-Istilah Teknik
Pada sensor terdapat beberapa istilah-istilah teknik yang perlu diperhatikan yaitu : Linearitas, sensitivitas dan tanggapan frekuensi.
2.1.1 Linearitas
Ada banyak sensor yang menghasilkan keluaran yang berubah secara continue sehingga tanggapan terhadap masukan juga berubah secara continue, hal inilah yan dimaksud dengan linearitas. Dalam banyak kasus sensor dengan tanggapan linear lebih disukai karena terdapat hubungan yang sederhana antara masukan dengan keluarannya hal ini akan memudahkan dalam hal kalibrasi sensor.Sensor dengan tanggapan non linear akan lebih peka pada temperatur yang tinggi daripada temperatur yang rendah.
2.1.2 Sensitivitas
Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering jga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan perubahan keluaran dibandingkan
Tugas Akhir 9
unit perubahan dalam masukan , contohnya sensor panas tertentu dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan satu volt per derajat , artinya perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya.
2.1.3 Tanggapan Frekuensi
Tanggapan frekuensi pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap perubahan pada masukan. Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan hertz (Hz). Satu hertz berarti satu siklus perdetik, satu kilohertz berarti 1000 siklus perdetik.
2.2. Sensor Proximity
Sensor proximity adalah suatu jenis sensor yang akan aktif bila benda obyek tertentu didekatkan padanya, yang memiliki sifat kerja secara tidak langsung membutuhkan kontak langsung dengan obyeknya.
Terdapat dua macam sensor proximity yang dibedakan berdasarkan jenis obyeknya yaitu :
1). Sensor Proximity Induktive
a) Untuk mendeteksi benda obyek yang dapat menghasilkan eddy current bila dikenai medan magnet. Obyek yang seperti ini adalah benda logam pada umumnya.
Tugas Akhir 10
b) Prinsip kerjanya seperti transformator, kondisi pada kumparan sekunder akan mempengaruhi kondisi kumparan primer. Kumparan primernya pada proximity adalah detecting coil yang diletakkan pada permukaan dteksi, sedang obyek seperti kumparan sekunder yang terminalnya terhubung singkat. Sehingga bila detecting coil diosilasikan, bila obyek didekatkan maka seolah seperti beban yang ditambah pada kumparan sekunder dan akan mengecilkan amplitudo osilasi pada sisi primer
Gambar 2.1. Proximity Induktif
2). Sensor Proximiy kapasitif
a) Untuk mendeteksi benda obyek yang mudah terpolarisasi muatan elektrostatis di dalamnya bila dikenai medan listrik statis. Obyek seperti ini adalah isolator dengan konstanta dielektrikum tinggi dan konduktor. b) Prinsip kerjanya memanfaatkan efek polarisasi muatan. Bila dua
penghantar yang saling berhadapan dan tak saling bersentuhan INDUKTIF
Oscilator cct. Rectifier cct Switching cct.
Power Supply
Tugas Akhir 11
dihubungkan pada kutub yang berlawanan dari sebuah sumber tegangan, maka pada permukaan penghantar yang berhadapan tersebut akan terkonsentrasi muatan listrik statis yang berlawanan jenis dan sama besar. Bila jaraknya kemudia diubah (misal didekatkan) maka kerapatan muatannya akan berubah (misal membesar). Energi untuk menambah kerapatan muatan diambil dari sumber tegangan tersebut, sehingga perubahan kerapatan muatan menyebabkan perubahan arus dari sumber.
Gambar 2.2. Proximity kapasitif
2.2.1 Sensor Proximity berdasarkan sumber arus listrik yaitu : 1). Sensor Proximity DC
a) Jenis ini pada umumnya dapat dicatu dengan 12 24 Vdc. b) Untuk sensor proximity DC dengan 3 kabel, 2 kabelnya
digunakan sebagai jalur catu daya sedang kabel sisanya adalah singnal output. Bila bentuk rangkaian output CAPASITIF
Oscilator cct Rectifier cct. Switching cct.
Power Supply
O/P Base
Tugas Akhir 12
proximity merupakan current sink (penarik arus) maka beban dihubungkan ke terminal output dan terminal catu positif.
c) Sedangkan bila output proximity merupakan current source (pemberi arus) maka beban dihubungkan ke terminal output dan terminal negatif.
d) Pada sensor proximity DC 2 kabel, salah satu terminal dihubungkan secara langsung ke salah satu kutub catu daya sedang terminal lain harus diseri dengan beban sebelum dihubungkan pada kutub yang lain dari catu daya.
2). Sensor Proximity AC
a) Jenis ini hanya memiliki 2 kabel, salah satu kabel langsung dihubungkan pada terminal catu AC, sedangkan kabel yang lain harus diseri dengan beban sebelum dihubungkan pada terminal yang lain dari catu AC.
b) Pengujian dari sensor ini dilakukan dengan cara menggunakan sensor tersebut untuk mendeteksi apakah ada logam didekatnya atau tidak. Apabila ada logam didekatnya maka sensor akan mengirimkan singnal output pada device outpunya. Untuk mengetahui sensor proximity itu baik atau tidak maka kita dapat menggunakan bantuan power supply DC dan kita lakukan pengecekan dengan mendekatkan logam pada sensor tersebut, dan kita lihat apakah sensor tersebut
Tugas Akhir 13
mengirimkan data signal yang berubah atau tidak dari keadaan awalnya. Dimana bila tidak ada logam didekatnya maka sensor proximity tersebut akan OFF, dan apabila ada logam didekatnya maka sensor tersebut akan ON dengan siganl output yang dikirimkan adalah high. Pin yang ditest adalah pin output. Pada saat ON (ada obyek didekatnya) ; Tipe NPN : Tegangan output besarnya 0 volt dibanding
ground.
Tipe PNP : Tegangan output besarnya + volt dibanding ground.
NPN dan PNP
NPN dan PNP adalah sebuah kode pabrikasi untuk membedakan sebuah output dari sebuah sensor NPN dan PNP biasanya diikuti dengan kode No atau NC. Adapun jenis kode yang ada di pasaran antara lain :
a. NPN NO b. NPN NC c. PNP NO d. PNP NC
Arti dari kode pabrikasi tersebut adalah NPN N = Negatif
P = Positif N = Negatif
Tugas Akhir 14
Huruf pertama (N) dan kedua (P) melambangkan power dari sensor yaitu negatif dan positif, sedangkan huruf ketiga (N) melambangkan output sensor adalah negatif sehingga pengguna dapat mengetahui output atau jenis sensor tersebut apakah sesuai dengan penggunaan.
PNP
P = Positif N = Negatif P = Positif
Huruf pertama (P) dan kedua (N) melambangkan power dari sensor yaitu positif dan negatif, sedangkan huruf ketiga (P) melambangkan output sensor adalah positif sehingga pengguna dapat mengetahui output atau jenis sensor tersebut apakah sesuai dengan penggunaan.
2.3. Sensor Photoelektrik
Sensor digunakan untuk mendeteksi dan merespon kondisi yang berubah padai lingkungan kerja dengan merubah besaran fisik menjadi sinyal elektrik yang dibutuhkan controller. Sistem otomatis merupakan kontrol closed loop yang membutuhkan sensor untuk mendeteksi keluaran sehingga dapat dibandingkan dengan set point oleh controller. Penggunaan sensor dilakukan untuk dapat menentukan variabel kehadiran objek, kecepatan gerak objek, temperatur objek dan masih banyak variabel lainnya yang masih dapat diukur.
Photoelectric sensor merupakan sensor yang tergolong dalam jenis sensor optikal. Sensor ini menggurakan LED (Light Emitting Diode) sebagai
Tugas Akhir 15
sumber cahaya yang mengeluarkan dan memancarkan sinar (emitter) yang terpantul ke penerima (receiver).
Sensor foto yang digunakan terdiri dari transmitter dan receiver, yang mana transmitternya mengandung LED yang memancarkan sinar infra merah. Jika ada obyek yang lewat, maka sinar infra merah akan terhalang sehingga akan menentukan keadaan output dari sensor foto.
Berdasarkan cara mendeteksi objeknya, Photoelectric sensor dapat digolongkan sebagai berikut, yaitu :
2.3.1. Sensor Photoelectric Jenis Retroreflektif.
Pada sensor photoelectric jenis retroreflektif sumber cahaya dan penerima menjadi satu tetapi penerima hanya dapat menerima cahaya yang dipantulkan pada sudut tertentu oleh cermin khusus. Cermin khusus tersebut diberikan bersama photoelectric yang bersangkutan. Apabila cahaya tidak diterima oleh penerima maka sensor ini akan aktif. Jarak lensa terhadap sensor tergantung jenis dan besar lensa serta spesifikasi sensor.
Gambar 2.3 Photo Electric tipe Retroreflektif
2.3.2. Sensor Photoelectric tipe Reflective
Sumber cahaya dan penerima menjadi satu, terletak pada satu sumbu dimana sudut kemiringan keduanya dapat diatur. Sudut kemiringan tersebut
0 0
Sumber cahaya / penerima
Tugas Akhir 16
TX/RX
Objek terdeteksi Sumber cahaya/penerima
menentukan jarak obyek yang akan dideteksi dan titik fokus cahaya. Bila berada pada titik fokus tersebut, pantulan cahayanya akan mengena pada penerima. Bila cahaya yang dipantulkan cukup kuat ( dapat diatur dengan sensitivitas ) maka sensor akan aktif. Bila cahaya dipantulkan tidak dari titik fokus maka tidak akan tertangkap penerima dan sensor tidak aktif.
2.3.3. Sensor Photoelectric Jenis Difuse
Sensor jenis ini pemancar dan penerima dikomposisikan pada suatu tempat. Objek digunakan sebagai alat refleksi. Jarak sensor maksimum sekitar 20 cm, dan untuk membedakan terang / gelapnya sangat kritis. Biasanya dikemas dalam bentuk yang kompak sehingga mudah dipasang. Sensor-sensor ini bekerja berdasarkan dua keadaan, yaitu :
a) DARK-ON : Sensor ini akan ON jika cahaya masuk ke penerima terhalang
b) LIGHT-ON : Sensor akan ON jika ada cahaya masuk ke penerima. Untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.5.
Tugas Akhir 17
2.3.4. Sensor Photoelectric Jenis Separate
Sumber cahaya dan penerima terpisah, diletakkan berhadapan. Bila objek lewat dan memotong jalur cahaya, maa sensor akan aktif. Jarak antara pemancar dan penerima tergantung karakteristik photoelektrik tersebut serta pengaturan sensivitasyang diatur oleh operator.
2.4. Indikator Lampu ( LED )
Indikator Lampu disini menggunakan Light Emitting Diode atau yang biasa disebut dengan LED adalah salah satu piranti optoelektrinik yang banyak digunakan, biasanya LED ini berfungsi sebagai lampu isyarat, lampu hias atau untuk display.
Dengan menggunakan unsur seperti gallium, arsen dan fosfor maka dihasilkan LED yang mengeluarkan cahaya merah, hijau, kuning, biru, orenge dan infrared.
Untuk keperluan perancangan sistem ini penulis hanya menggunakan LED berwarna merah dan hijau.
Dalam sejumlah besar penerapan modern, lampu pijar sudah digantikan oleh LED karena keuntungan-keuntungan sebagai berikut :
A) Tegangan operasi yang rendah. B) Umur penggunaan yang panjang.
Tugas Akhir 18
Suatu LED dapat memancarkan cahaya dengan cara, bila suatu dioda diberi pra tegangan maju ( forward bias ) maka elektron-elektron bebas akan bergabung kembali dengan lubang-lubang disekitar persambungan ( junction ).
Ketika seluruh dari tingkat energi lebih tinggi ketingkat energi lebih rendah maka elektron-elektron bebas tersebut akan mengeluarkan energinya dalam bentuk radiasi.
2.5. Limit Switch
Saklar merupakan komponen listrik yang mengontrol arus listrik dengan cara memutus atau menghubungkan serta juga dapat digunakan merubah atau memindahkan arus listrik secara mekanik. Kontruksi saklar sangat sederhana, yaitu menghubungkan dua permukaan dengan bantuan batang handel. Saklar diisolasi untuk menahan tegangan dari arus listrik, selain itu juga saklar memiliki kontak-kontak tertutup sehingga aliran listrik dapat mengalir dinamakan normally close (nc). Sedangkan jika kontak terbuka sehingga aliran listrik mengalir dinamakan terminal normally open (no). tidak semua saklar memiliki terminal NC dan NO, hanya beberapa jenis saklar yang ada, seperti ditunjukkan pada gambar 2.5 dihalaman berikutnya. Saklar ON/OFF biasanya digunakan untuk menghidupkan suatu mesin atau proses pada suatu industri.
Sedangkan Switch adalah salah satu peralatan yang dapat membuka atau menutup , dan oleh karenanya dalam dunia elektronika akan dapat digunakan untuk mengatur apakah suatau arus hendak dialirkan atau tidak.
Tugas Akhir 19
Push button adalah suatu switch dimana tekanan harus tetap diberikan bila ingin switch tersebut on . Sebuah limit switch adalah suatu push button switch yang dipasang pada suatu kedudukan, dimana switch ini akan diaktifkan oleh kontak fisik dengan benda yang bergerak.
Gambar 2.5 Limit Switch
Ada 2 istilah teknik dalam limit switch : 1) Normally Open
Kondisi limit switch / sensor pada saat switch belum aktif ( belum mendapat gaya dari luar ) adalah off atau kontak berada pada kondisi terbuka.
2) Normally Closed
Kondisi limit switch / sensor pada saat switch belum aktif ( belum mendapat gaya dari luar ) adalah on atau kontak berada pada posisi terbuka.
Tugas Akhir 19
BAB III
APLIKASI SENSOR
3.1. Tujuan
Pada proses pemasangan ini akan ditentukan komponen-komponen yang akan digunakan untuk memenuhi spesifikasi alat yang akan dibuat. Pemilihan komponen yang digunakan selain didasarkan atas kebutuhan sesuai spesifikasi juga perlu dilihat dari segi ketersediaannya dipasaran dan juga tentang harga komponen tersebut sehingga biaya pembuatan perangkat dapat ditekan dengan tidak meninggalkan kualitas perangkat yang dibuat.
Proses pemasangan ini biasanya dilakukan berdasarkan tiap-tiap blok rangkaian dengan mengacu pada landasan teori yang terdapat pada Bab II dan disesuaikan dengan kebutuhan spesifikasi. Proses pemasangan tiap blok ini akan mempermudah proses pengukuran, pengukuran juga untuk menghindari kesulitan pelacakan jika terjadi kesalahan pada perangkat.
Hal yang perlu dilakukan pada pemasangan alat adalah membuat diagram blok dan kemudian memilih komponen yang akan digunakan dalam perancangan. Hal ini untuk memudahkan pembuatan alat.
Tugas Akhir 20
Dari setiap blok kemudian dibuat rangkaian sesuai fungsinya, dalam hal ini dilakukan pemilihan komponen. Dengan pemasangan yang matang diharapkan pembuatan alat berjalan dengan baik.
Tugas Akhir 21 3.2. Rancangan Alat 1 2 1 2 3 3 3 1 / 2 Actuating cylinder penbuka/penutup tutup tempat sampah
1 motor penggerak ban kiri
3 motor penggerak sensor photoelectric pendeteksi manusia 2 motor penggerak ban kanan
1 sensor proximity induktif (jalur lintasan kiri) 3 sensor photoelectric (pendeteksi manusia) 2 sensor proximity induktif (jalur lintasan kanan) Ban
kontruksi
Limit switch (batas gerakan putaran motor)
4
4 sensor photoelectric (kapasitas sampah/sampah penuh) Sensor proximity kapasitif (posisi pintu sampah) Indicator sampah penuh
4
Box panel
Tugas Akhir 22 Program m able logic controller (P LC ) Lim it sw itch 2 (batas gerakan m otor sensor ke kanan) Lim it sw itch 1 (batas gerakan m otor sensor ke kiri)
M otor ban kanan
Sensor proxim ity induktif 2 (sensor jalur lintasan kanan) Sensor proxim ity
induktif 1 (sensor jalur lintasan kiri) Sensor photoelectric (deteksi m anusia)
M otor ban kiri
Actuating cylinder penggerak tutup
tem pat sam pah M otor pem utar
sensor photoelectric Sensor
photoelectric (deteksi sam pah)
Sensor proxim ity kapasitif 1 (batas pintu sam pah tertutup) Sensor proxim ity
kapasitif 2 (batas pintu sam pah terbuka)
Indicator sam pah penuh
Tugas Akhir 23
Cara Kerja Robot Penampung Sampah :
1. Robot berjalan sesuai dengan jalur lintasan yang di berikan, dimana robot membaca lintasan dengan bantuan sensor proximity induktif yang membaca lintasan yang dibuat dari bahan yang mengandung unsur logam.
2. Robot akan berjalan mengikuti lintasan lurus dan belok dengan pengaturan on/off motor ban kanan dan kiri yang di dapat dari kondisi pembacaan sensor proximity induktif kanan dan kiri.
3. Selama robot berjalan sensor photoelectric akan terus memantau keberadaan manusia, sensor photoelectric akan berputar kekiri dan kekanan dengan bantuan motor dengan batasan gerakan di batasi oleh limit switch.
4. Pada saat sensor photoelectric mendeteksi manusia maka motor penggerak ban kanan dan ban kiri serta motor pemutar photoelectric akan berhenti.
5. Setelah semua motor penggerak berhenti actuating cylinder akan on sehinga tutup tempat sampah akan terbuka, proses tersebut akan berlangsung sampai manusia meninggalkan robot.
6. Setelah manusia meninggalkan robot dengan tidak terdeteksinya manusia oleh sensor photoelectric actuating cylinder akan off yang mengakibatkan tutup tempat sampah akan tertutup kembali dan robot berjalan seperti semula.
7. Batas gerakan atau posisi pintu sampah terbuka dan tertutup akan di deteksi oleh sensor proximity kapasitif
8. Kapasitas sampah dideteksi oleh sensor photoelectric, dan pada saat kapasitas sampah penuh robot akan berhenti di ikuti dengan on-nya indikator peringatan penuh.
Tugas Akhir 24
9. Semua gerakan robot diatur secara otomatis oleh programmable logic controller (PLC).
3.3. Perancangan Model Perangkat Keras
Perancangan model peraga yang dibuat merupakan bentuk miniatur dari bentuk yang sebenarnya, tentunya akan sangat berbeda dengan bentuk aslinya karena adanya perbedaan-perbedaan yang dilakukan guna mempermudah perancangan dan untuk penghematan biaya karena mahalnya biaya rancang bangun yang sebenarnya.
3.4. Diagram Blok Sistem
Perancangan sistem Aplikasi Sensor pada Robot penampung sampah ini sebagai pendeteksi jalur lintasan, pendeteksi manusia, pendeteksi pintu buka/tutup dan pendeteksi kapasitas sampah pada Robot Penampung Sampah ini dirancang dengan menggunakan bantuan PLC yaitu PLC berjenis CPM1A-20CDR-A yang dikeluarkan oleh OMRON sebagai pusat pengendaliannya. secara keseluruhan sistem pada rancangan alat ini dapat digambarkan dalam diagram blok seperti dibawah ini :
Tugas Akhir 25
Gambar 3.3 Diagram Blok Sistem
Dari diagram blok diatas, dapat dilihat bahwa sistem pada alat ini dapat dikelompokkan menjadi lima bagian, yaitu :
1) Bagian Personal Computer ( PC ), yaitu : penulisan dan pemrograman
dapat juga dikerjakan dengan menggunakan komputer yang dilengkapi dengan perangkat lunak untuk membuat diagram tangganya ( ladder ), seperti pada perangkat lunak Sysmac, Syswin dan cx- programmer. Juga bisa sebagai penghubung antara user dengan pusat pengendali, yang merupakan sarana pertama untuk mendownload program ke dalam PLC. Dan setelah program di-download ke dalam PLC maka PC tidak digunakan lagi.
2) Bagian Pusat Pengendali, yang merupakan rangkaian dari PLC
CPM1A-20CDR-A digunakan sebagai pengendali dari keseluruhan sistem.
3) Bagian Input, terdiri dari sensor Proximity sebagai jarak batas pendorong
Tugas Akhir 26
sebagai pendeteksi manusia dan keadaan tabung sampah, limit switch sebagai batas gerakan motor.
4) Bagian Output, terdiri dari selenoid 5/2 untuk mengaktifkan silinder kerja
ganda ( pendorong pintu sampah ), motor gear box berfungsi untuk memutar ban dan sensor deteksi manusia, indikator sebagai informasi sampah penuh.
5) Bagian Obyek, yang merupakan suatu tempat yang diperuntukkan untuk
sampah yang akan dimasukkan kedalam tempat /wadah penampung sampah.
3.5. Bagian Input
Merupakan peralatan untuk mengontrol kerja pada sistem PLC, dimana dapat dilakukan perintah start, stop, reset dan lain-lain serta juga merupakan alat pemberi sinyal umpan balik ( feed back ) dari peralatan output pada sistem umpan balik.
Peralatan input berdasarkan fungsinya terbagi dua :
1) Peralatan input sebagai perintah, yaitu berupa tombol, saklar dan lain-lain yang dapat difungsikan oleh operator untuk mengatur, menghentikan, mengaktifkan kerja sistem pada PLC.
2) Peralatan input sebagai sensor yaitu memberikan sinyal atau pulsa umpan balik dari perintah atau output sebagai pengontrol gerakan peralatan output tersebut ke PLC melalui masukannya.
Terdiri dari sensor Proximity sebagai jarak batas pendorong pintu sampah dan deteksi lintasan, sensor Photoelectric yang berfungsi sebagai
Tugas Akhir 27
pendeteksi manusia dan keadaan tabung sampah, limit switch sebagai batas gerakan motor.
Tugas Akhir 28
Tabel 3.1 Alamat Sensor Pada PLC ALAMAT
INPUT
PENGGUNAAN
L1 Arus dari PLN 0 V AC
L2 Arus dari PLN 220 V AC
COM Arus +24 VDC pada output PLC
(000)00 0 VDC ( Output photo elektrik 4 deteksi sampah ) (000)01 0 VDC ( Output photo elektrik 3 deteksi manusia )
(000)02 0 VDC ( Output proximity kapasitif 1 deteksi pintu sampah tertutup )
(000)03 0 VDC ( Output proximity kapasitif 2 deteksi pintu sampah terbuka )
(000)04 0 VDC ( Proximity induktif 1 deteksi trak/lintasan jalan kanan) (000)05 0 VDC ( Output Sensor Proximity induktif 2 deteksi
trak/lintasan jalan kiri )
(000)06 0 VDC ( Output limit switch 1 deteksi batas gerakan motor sensor ke kiri )
(000)07 0 VDC ( Output limit switch 2 deteksi batas gerakan motor sensor kekanan )
Tugas Akhir 29
3.6. Proximity Sensor
Proximity sensor dalam robot penampung sampah ini di bagi menjadi 2 bagian yaitu :
Gambar 3.5 Diagram Hubungan Proximity Dengan PLC
Tabel 3.2 Konfigurasi Alamat Sensor Proximity Untuk INPUT PLC
ALAMAT INPUT JENIS SENSOR DAN PENGGUNAANNYA (000)02 Sensor Proximity Kapasitif 1
(000)03 Sensor Proximity Kapasitif 2
(000)04 Sensor Proximity Induktif 1
(000)05 Sensor Proximity Induktif 2
Tugas Akhir 30
Gambar 3.6 Sensor proximity kapasitif Tabel 3.3 Spesifikasi Sensor Proximity kapasitif
Item E2J-JC4A
Tegangan 24 VDC
Arus 30 mA
Keadaan suhu lingkungan -10° sampai 55°
Kelembapan udara 35% sampai 85%
Jangkauan deteksi 10 mm
Tugas Akhir 31
Sensor proximity Kapasitif adalah sensor yang akan aktif bila berada benda obyek tertentu didekatkan padanya. Bekerjanya tidak membutuhkan kontak langsung dengan obyek. Pada robot penampung sampah ini terpasang 2 buah sensor proximiti kapasitif.
Prinsip kerja : Sensor proximity digunakan sebagai batas gerakan silinder
pintu sampah, proximity disini bekerja karena adanya medan magnet, proximity akan aktif bila pada saat optik sensor mendeteksi adanya medan magnet. Sensor proximity kapasitif digunakan sebagai batas atas dan bawah antara pembuka pintu tutup robot penampung sampah.
3.6.2. Sensor Proximity Induktif
Tugas Akhir 32
Gambar 3.7 Sensor Proximity Induktif
Tabel 3.4 Spesifikasi Sensor pxoximity induktif
Item E2FQ-X10E1
Tegangan 24 VDC
Arus 10 mA sampai 30 mA
Keadaan suhu lingkungan -25° sampai 70°
Kelembapan udara 15% sampai 65%
Jangkauan deteksi 20 mm
Bahan yang terdeteksi Logam
Sensor proximity induktif terdapat 2 buah pada robot penampung sampah sebagai pendeteksi untuk logam sebagai jalur lintasan.
Tugas Akhir 33
Prinsip Kerja : Sensor Proximity Induktif ini sebagai alat pendeteksi
logam sebagai jalur lintasan Robot Penampung Sampah. Pada Robot Penampung Sampah ini Sensor Proximity dipasang 2 buah. Sensor Proximity induktif 1 dan 2 dalam keadaan OFF maka Motor penggerak ban kanan dan kiri akan terus berputar mengikuti jalur yang telah ditentukan, jika Sensor proximity Induktif 1 dalam keadaan ON dan Sensor Proximity 2 dalam kedaan OFF maka Motor Penggerak ban kanan akan berputar dan Motor pengerak ban kiri akan diam, begitu juga dengan sebaliknya pada saat Sensor Proximity 1 dalam keadaan OFF dan Sensor Proximity 2 dalam keadaan ON maka Motor Penggerak Ban kanan akan diam dan Motor Penggerak ban kiri akan berputar, padaa saat Sensor Proximity 1 dan Sensor Proximity 2 dalam keadaan ON maka Motor Penggerak Ban kanan dan kiri akan diam.
3.7. Potoelektrik Sensor
Photoelectric sensor adalah sensor yang bekerja mempergunakan sarana cahaya. Sebuah sumber cahaya akan mengeluarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Bagian penerima akan menerima cahaya tersebut secara langsung ataupun melalui pantulan.
Tugas Akhir 34
Sensor Photoelectric digunakan untuk mendeteksi manusia dan sampah. Jenis sensor yang digunakan adalah retro-i reflective, sinar yang dipancarkan diterima oleh photodetector. Sensitifitas dari sensor cahaya ini dapat diatur melalui pengatur sensitifitas yang terdapat pada sensor tersebut.
Sensor jenis ini dapat membedakan terang / gelap dengan sangat kritis. Biasanya dikemas dalam bentuk yang kompak sehingga mudah dipasang. Hubungan sensor photoelectric dengan PLC digambarkan pada gambar 3.8.
Gambar 3.8 Diagram Hubungan Photoelectric Dengan PLC
Tabel 3. 5 Konfigurasi Alamat Sensor Photoelectric Untuk Input PLC
ALAMAT INPUT JENIS SENSOR DAN PENGGUNAANNYA
(00)00 Photoelectric 4 (deteksi sampah)
(00)01 Photoelectric 3 (deteksi manusia)
Tugas Akhir 35
3.7.1. Sensor potoelektrik jenis Retroreflektif
Tugas Akhir 36
Tabel 3.6 Spesifikasi Sensor potoelektrik jenis Retroreflektif
Item E3S-CL1
Tegangan 10 sampai 30 VDC
Arus 35 mA
Keadaan suhu lingkungan -25° sampai 55°
Kelembapan udara 5% sampai 50%
Jangkauan deteksi 20 cm
Bahan yang terdeteksi Manusia, kertas,loagam, dll
Sensitivitas Dapat diatur
Sensor Potoelektrik ini tipe retroreflektip ini pada Robot penampung sampah berfunsi sebagai pendeteksi keberadaan manusia.
Prinsip kerja : Sensor potoelektrik jenis Retroreflektif ini memakai sistem
kerja tunggal. Sinar pemancar akan terus memancarkan sinar dalam jarak deteksi, setelah manusia mendekati robot penampung sampah ini maka sensor mendeteksi keberadaan manusia, maka Motor penggerak Sensor Poto elektrik akan berhenti, kemudian Motor Penggerak ban akan berhenti, Cylinder untuk pembuka pintu sampah akan terbuka.
Tugas Akhir 37
3.7.2. Sensor Photoelectric jenis Reflektif
Tugas Akhir 38
Tabel 3.6 Spesifikasi Sensor potoelektrik jenis Reflektif
Item E2A-XCM4
Tegangan 10 sampai 30 VDC
Arus 200 mA
Keadaan suhu lingkungan -25° sampai 55°
Kelembapan udara 5% sampai 50%
Jangkauan deteksi 150 mm
Bahan yang terdeteksi Semua objek yang dapat memotong
cahaya/memantulkan cahaya
Prinsip kerjanya : Bila cayaha terpotong oleh sampah maka sensor ini akan
aktif.. Sensor aktif maka indikator sampah akan hidup, kemudian Motor penggerak sensor akan berhenti, kemudian motor penggerak ban akan berhenti kemudian pintu sampah akan tertutup
Tugas Akhir 39
3.8. Limit Switch
Limit switch yang digunakan pada rancang bangun ini sebanyak 2 buah. Fungsi dari limit switch ini sebagai batas gerakan motor sensor deteksi manusia dari alat (Robot Penampung Sampah). Hubungan limit switch dengan PLC ditunjukkan seperti pada gambar 3.11
Limit Switch
+ 24 V DC
Gambar 3.11 Digram Hubungan Antara Limit Switch dengan PLC
Prinsip kerja : Sistem ini akan aktif atau tidak aktif jika ada obyek menekannya
pada limit switch didalam sistem ini.
Tabel 3.7 Konfigurasi Alamat Switch Untuk INPUT PLC
ALAMAT INPUT PENGGUNAAN (000)06 Limit Switch 1 (000)07 Limit Switch 2
I
N
P
ALAMAT COMTugas Akhir 40
3.9. Rangkaian Keseluruhan
Rangkaian keseluruhan dari sistem Aplikasi Programmable Logic Control ( PLC ) sebagai pengendali robot penampung sampah ini merupakan gabungan dari keseluruhan blok-blok rangkaian tersebut yaitu dari pusat pengendali dalam hal ini adalah rangkaian PLC, rangkaian output yang terdiri dari rangkaian selenoid, motor, indikator lampu dan rangkaian input yaitu rangkaian sensor photoelectric, proximity, limit switch dan rangkaian catu daya yang nantinya akan menggerakkan obyek.
Tugas Akhir 41 START PE 4 = ON MOTOR PENGGERAK SENSOR OFF MOTOR PENGGERAK BAN OFF CYLINDER PINTU SAMPAH OFF INDICATOR SAMPAH PENUH ON PE 3 = ON INDICATOR SAMPAH PENUH OFF MOTOR PENGGERAK SENSOR OFF MOTOR PENGGERAK BAN OFF CYLINDER PINTU SAMPAH ON PROX 1 KAPASITIP = ON CYLINDER PINTU SAMPAH OFF PROX 2 KAPASITIP = ON PROX IND 1,2 = OFF MOTOR PENGGERAK BAN KANAN DAN
KIRI ON PROX IND 1=ON, 2=OFF MOTOR PENGGERAK BAN KANAN ON
DAN KIRI OFF
PROX IND 1=OFF, 2=ON
MOTOR PENGGERAK BAN KANAN OFF
DAN KIRI ON
PROX IND 1,2 = OFF
MOTOR PENGGERAK BAN KANAN DAN
KIRI OFF LS 1 = ON MOTOR PENGGERAK SENSOR ON KEKANAN LS 2 = ON MOTOR PENGGERAK SENSOR ON KEKIRI STOP
Tugas Akhir 42
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA SENSOR
4.1. Sistem Pengukuran
Pengukuran dilakukan dengan mengukur bagian bagian pada setiap blok rangkaian yang dapat mewakili hasil pengukuran, dalam pengukuran dilakukan beberapa kali pengukuran dan hasil pengukuran pada masing masing table pengukuran pada tiap-tiap blok rangkaian.
4.2. Komponen yang digunakan :
1) Sensor photoelectric 2 buah 2) Sensor proximity kapasitif 2 buah 3) Sensor proximity induktif 2 buah
4) Limit switch : 2 buah limit switch dan 4 buah push button 5) Solenoid ( katup 5/2 ) 1 buah
Tugas Akhir 43
4.3. Alat ukur yang dipergunakan :
Multitester.
4.4. Pengujian Terhadap Sensor A. Sensor Proximity
Pertama kali pengujian dilakukan dengan cara mendekatkan sensor dengan objek. Kemudian terlebih dahulu menyetel / menset sensor yang diuji tersebut. Langkah pertama untuk pengujian terhadap kepekaan sensor yaitu : 1) Pindahkan bagian penutup karet di bagian belakang sensor dan
potensiometer dalam lubang lakukan penyesuaian kepekaan terhadap sensor.
2) Kepekaan jarak sensor dapat ditambh dengan menjalankan potensiometer sesuai dengan arah jarum jam.
3) Perlahan-lahan potensiometer diputar sesuai dengan arah jarum jam pada sensor saat objek tidak terdeteksi.
4) Putar potensiometer berlawanan arah jarum jam sampai sensor mendekati off atau kepekaan terhadap objek yang dideteksi sampai objek hamper tidak terdeteksi.
5) Operasi sensor akan stabil jika putaran pada potensiometer diset dengan standart yang telah ditentukan ( penyetelan jangan melebihi 1.5 dari putaran on maupun putaran off ).
Tugas Akhir 44
Gambar 4.1 Cara Pengujian Sensor
Adapun hasil dari pengujian ditampilkan pada table 4.1 sebagai berikut :
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Sensor Proximity induktif
Objek Ketetapan Standart Tegangan pada Output PLC Hasil Pengujian Kondisi Logam 10 mm 24 V DC 8 mm Baik
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Sensor Proximity kapasitif
Objek Ketetapan Standart Tegangan pada Output PLC Hasil Pengujian Kondisi Magnet 7 mm 24 V DC 6,5 mm Baik
Tugas Akhir 45
Dari hasil pengujian sensor diatas dapat disimpulkan bahwa jenis sensor digunakan adalah sensor proximity induktif dengan tipe yang lebih spesifikasi lagi yaitu : E2K-C25ME1 dengan jarak kepekaan 10 mm, dan sensor proximity kapasitif dengan tipe yang lebih spesifikasi lagi yaitu : E2J-JC4A dengan jarak kepekaan 7 mm
B. Sensor Photoelectric
Untuk pengujian sensor photoelectric ini sama halnya dengan prosedur atau langkah-langkah seperti yang telah dijelaskan pada sensor proximity. Untuk melakukan pengujian kepekeaan jarak sensor photoelectric terhadap objek yang dideteksi dengan jenis dan karakteristik sensor tersebut.
Adapun hasil dari pengujian kepekaan dari sensor photo electric single ( jenis retroreflektif ) pada table 4.3 sebagai berikut :
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Photoelectric Retroreflektif
Objek Ketetapan Standart Tegangan pada Output PLC Hasil Pengujian Kondisi Manusia 20 cm 24 V DC 19 cm Baik
Kertas Putih 19 cm 24 V DC 18.2 cm Baik
Karton 18 cm 24 V DC 17,8 cm Baik
Cermin 16 cm 24 V DC 15,4 cm Baik
Kertas Hitam 15 cm 24 V DC 14,5 cm Baik
Kayu 13 cm 24 V DC 12,8 cm Baik
Tugas Akhir 46
Adapun hasil dari pengujian kepekaan dari sensor photo electric single ( jenis reflektif ) pada tabel 4.4 sebagai berikut
Table 4.4. Hasil Pengujian Photoelectric Jenis Reflektif
Objek Ketetapan Standart Tegangan pada Output PLC Hasil Pengujian Kondisi Sampah 10 cm 24 V DC 9,7 cm Baik
Dari hasil pengujian sensor diatas dapat disimpulkan bahwa jenis sensor yang digunakan adalah sensor photoelectric single dengan tipe yang lebih spesifikasi lagi yaitu : E3JK-DS30M1 dengan jarak kepekaan 20 cm, dan sensor photoelektrik jenis reflektif yaiu : E2A-XCM4 dengan jarak kepekaan 10 cm Selama sensor masih dapat mendeteksi suatu objek yang dideteksi dapat dikatakan bahwa kepekaan sensor dalam kondisi baik dan sebaliknya sensor dalam kondisi tidak baik jika jarak kepekaan dari sensor tidak ada sama sekali.
4.5. Pengukuran Terhadap Sensor A. Sensor Proximity
1) Pengukuran sensor proximity keadaan aktif ( saat silinder naik ).
Pengujian terhadap sensor proximity dilakukan sensor tersebut dipasangkan pada rangkaian. Untuk menguji sensor ini diperlukan multitester yang positif dengan alamat input pada PLC dari sensor dan
Tugas Akhir 47
Pengukuran sensor proximity keadaan aktif ( saat silinder naik ) dapat dilihat pada gambar 4.2. dihalam berikutnya.
Gambar 4.2 pengujian sensor proximity aktif ( saat silinder naik )
Pertama yang harus dilakukan adalah, multitester diset pada posisi voltmeter sebesar 30 V DC karena tegangan yang dipakai oleh sensor adalah 24 V DC, agar multitester tidak rusak maka multirester diset lebih besar dari 24 V DC dan dihubungkan pada sensor yang akan diuji. Kutub (+) dari multitester dihubungkan ke kutub output sensor dan kutub (-) dihubungkan ke sumber (-).Data hasil dari pengujian sensor Proximity ini dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Sensor proximity kapasitif
Sensor Volt
02 24 V DC
Tugas Akhir 48
Dari hasil pengujian yang tertera pada tabel 4.4 diatas dapat disimpulkan bahwa sensor masih dapat digunakan dan masih dalam keadaan baik.
2) Cara pengukuran sensor proximity tidak aktif ( saat silinder turun ). Pengukuran dilakukan pada saat kondisi alat sedang ON dengan cara menghubungkan multitester yang positif dengan alamat input pada PLC dari sensor dan yang negative di hubungkan dengan arus negative pada output PLC.
Gambar 4.3 pengujian sensor proximity tidak aktif ( saat silinder turun )
Data hasil dari pengujian sensor Proximity ini dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Sensor proximity kapasitif
Sensor Volt
Tugas Akhir 49
B.Sensor Proximity Induktif
3) Pengukuran sensor proximity keadaan aktif ( saat ban robot belok ). Pengujian terhadap sensor proximity induktif dilakukan sensor tersebut dipasangkan pada rangkaian. Untuk menguji sensor ini diperlukan multitester yang positif dengan alamat input pada PLC dari sensor dan negatifnya dihubungkan dengan arus negative pada output PLC
Pengukuran sensor proximity induktif keadaan aktif (saat ban robot belok) dapat dilihat pada gambar 4.2. dihalaman berikutnya.
Gambar 4.4 pengujian sensor proximity aktif (ban robot dalam trak lurus)
Pertama yang harus dilakukan adalah, multitester diset pada posisi voltmeter sebesar 30 V DC karena tegangan yang dipakai oleh sensor adalah 24 V DC, agar multitester tidak rusak maka multirester diset lebih besar dari 24 V DC dan dihubungkan pada sensor yang akan diuji. Kutub (+) dari multitester dihubungkan ke kutub output sensor dan kutub (-) dihubungkan ke sumber (-).Data hasil dari pengujian sensor Proximity induktif ini dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tugas Akhir 50
Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Sensor proximity induktif
Sensor Volt
04 24 V DC
05 24 V DC
Dari hasil pengujian yang tertera pada tabel 4.4 diatas dapat disimpulkan bahwa sensor masih dapat digunakan dan masih dalam keadaan baik. 4) Cara pengukuran sensor proximity tidak aktif (ban robot dalam belok
kiri/kanan).
Pengukuran dilakukan pada saat kondisi alat sedang ON dengan cara menghubungkan multitester yang positif dengan alamat input pada PLC dari sensor dan yang negative di hubungkan dengan arus negative pada output PLC.
Tugas Akhir 51
Data hasil dari pengujian sensor Proximity ini dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.8 Hasil Pengukuran Sensor proximity kapasitif
Sensor Volt
02 0 V DC
03 0 V DC
B. Sensor Photoelectric
1) Cara pengukuran sensor potoelectric aktif.
Pengujian terhadap sensor photoelectric dilakukan sensor tersebut dipasangkan pada rangkaian. Untuk menguji sensor ini diperlukan multitester, yang positif dengan alamat input pada PLC dari sensor dan negatifnya dihubungkan dengan arus output negative pada PLC.
Gambar 4.6 pengujian sensor photoelectric aktif
Pertama yang harus dilakukan adalah, multitester diset pada posisi voltmeter sebesar 30 V DC karena tegangan yang dipakai oleh sensor adalah 24 V DC, agar multitester tidak rusak maka multirester diset lebih besar dari 24 V DC dan dihubungkan pada sensor yang akan diuji. Kutub
Tugas Akhir 52
(+) dari multitester dihubungkan ke kutub output sensor dan kutub (-) dihubungkan ke sumber (-).
Data hasil dari pengujian sensor Photelectric ini dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.9. Hasil Pengukuran Sensor photoelectric
Sensor Volt
1 24 V DC
2 24 V DC
Dari hasil pengujian yang tertera pada tabel 4.10 diatas dapat disimpulkan bahwa sensor masih dapat digunakan dan masih dalam keadaan baik.
2) Cara pengukuran sensor photoelectric tidak aktif
Pengukuran dilakukan pada saat kondisi alat sedang ON dengan cara menghubungkan multitester yang positif dengan alamat input pada PLC dari sensor dan yang negative di hubungkan dengan arus negative pada output PLC.
Pengukuran sensor photoelectric saat tidak terhalang benda dapat dilihat pada gambar 4.5. dihalaman berikutnya.
Tugas Akhir 53
Gambar 4.7 pengujian sensor photoelectric tidak aktif
Data hasil dari pengujian sensor Photelectric ini dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.10. Hasil Pengujian Sensor photoelectric
Sensor Volt
1 0 V DC
2 0 V DC
Tugas Akhir 54
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari hasil pengujian dan anlisa terhadap sistem dan alat dari tugas akhir ini dibuat maka diproleh beberapa kesimpulan, yaitu sebagai berikut:
1. Proses pada Robot Penampung Sampah ini dapat dilakukan berulang-ulang dan secara terus menerus sehingga penggunaan Robot ini dapat lebih efektif dan efisien. Untuk mengurangi ketergantungan terhadap tenaga operator manusia..
2. Dengan digunakan PLC pada Robot Penampung Sampah maka dapat dengan mudah diketahui jika terjadi kesalahan pada proses yang sedang berlangsung serta dapat dengan segera memperbaiki kesalahan yang terjadi tersebut.
3. Kondisi silinder kerja ganda ini sudah cukup kurang bagus karena adanya kebocoran dalam silinder ini saat udara masuk dan keluar ke silinder ini. 4. Alat ini masih ada keterbatasan, untuk melengkapi masih diperlukan analisa
Tugas Akhir 55
5. Kemudahan akses dalam operasi dan evaluasi sistem..
6. Konstruksi harus kuat, mengingat komponen yang terkait pada sistem control PLC berukuran besar.
7. Dengan menggunakan PLC rangkaian system menjadi lebih sederhana jika dibandingkan dengan mikrokontroller.
8. Perlunya mensetting keakuratan dan kepekaaan jarak sensor dalam mendeteksi suatu objek sesuai dengan alat yang digunakan.
9. Pemeriksaan yang lebih teliti dalam pemilihan solenoid karena akan memepengaruhi kinerja dari alat. Sebagai contoh jika solenoid mengalami kebocoran terhadap katubnya.
5.2. Saran
Dari hasil pengujian dan anlisa terhadap sistem dan alat dari tugas akhir ini dibuat maka diproleh beberapa saran, yaitu sebagai berikut:
1. Kesensitifitasan dari sensor photoelectric yang digunakan kurang sempurna bila digunakan untuk kondisi sebenarnya di lapangan, karena kurang akurat dalam jarak pengukuran dan untuk warna benda tertentu kurang sempurna dalam mendeteksi benda yang dideteksinya, sebaiknya menggunakan sensor tembok
2. Gerakan Robot Penampung Sampah sangat terbatas akibat arus yang dipakai untuk robot 22o VAC, untuk pengembangannya sebaiknya memakai aki 24 VDC.
DAFTAR PUSTAKA
Albert Paul Malvino, 1989, Elektronika Komputer Digital , Edisi Kedua, Erlangga
D. Shanon, J. Harstein dan G. Yantian, 1992, Robot Dan Otomasi Industri , Elek Media Komputindo.
OMRON Asia Pasific PTE. LTD, 1999, A Beginner s Guide To SENSOR .
PT Kharisma Pandulima Elektronika, 2002, OMRON Training Beginner Theory Of Sensor .
